整體式轉向梯形機構論文說明書
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第1章 緒論 1
1.1選題意義 1
1.2國內外研究現狀 2
1.3論文研究的主要內容 2
第2章 轉向傳動機構的選型 3
2.1轉向傳動機構的簡介 3
2.2轉向傳動機構的類型 3
2.3商用車轉向梯形的選型 4
2.3.1商用車與乘用車 4
2.3.2商用車的轉向梯形選型 4
第3章 整體式轉向梯形的設計與優化分析 5
3.1轉向傳動機構的優化原理 6
3.2整體式轉向梯形優化分析 6
3.3整體式轉向梯形設計實例 8
第4章 基于MATLAB的優化設計 9
4.1 MATLAB的簡介 9
4.2基于MATLAB的整體式轉向梯形機構優化分析 10
第5章 轉向傳動機構部件的設計 11
5.1球頭銷設計 11
5.2轉向拉桿設計 13
5.2.1轉向直拉桿設計 13
5.2.2轉向橫拉桿設計 14
5.3轉向搖臂設計 15
第6章 總結與展望 17
參考文獻 18
附錄 20
致謝 21
第1章 緒論
1.1選題意義
眾所周知，汽車這種交通工具在當今社會中所占據的地位越來越重要，汽車轉向性能是好還是壞又是汽車整體性能中的一個較大研究部分，也與駕駛者乘客的汽車使用舒適性有很大的關聯。最近二十年來，汽車產業的發展和變化有目共睹，人們的生活和出行也變得更加便捷,如今汽車已經走進普通老百姓的家里面。在汽車的行駛過程之中，轉向運動是最常見的一種基本運動形式。我們都知道，汽車底盤中如此多的零件相互連接配合構成了汽車底盤這一個協調高效的大系統，轉向系統又是其中的一個較大的系統，轉向系統的作用是使得汽車轉向行駛中的各轉向輪按照一定的預先設計進行前進或者左右轉向，這也是設計轉向系統的初衷和最初的設想。而當今汽車的轉向性能，作為一個汽車性能中的越來越突出的性能，越來越受到用戶的重視。我們都知道，每個汽車的系統都有一個最核心的部件，而對于轉向系統來說，那就是轉向器。汽車轉向器又被我們稱作轉向機，它的作用相當于轉向盤與轉向傳動機構中間的傳遞中轉作用，改變的是所傳遞的力的大小以及方向。當今汽車生產實際中，商用車的生產廠家對于轉向器大多數采用整體式循環球式轉向器。循環球式轉向器的主要部件有螺桿、螺母、轉向器殼體以及小鋼球[1]，其中的循環球的滾動作用我們可以從物體摩擦的角度分析，即可以將滑動摩擦轉變為剛體之間阻力更小的滾動摩擦。
汽車這個大機器整個結構可分為四個部分，底盤又在汽車中占據最大的空間。對于汽車的底盤中的轉向系統來說，在汽車剛剛被創造時，對其轉向控制是利用操縱桿直接來控制完成的。然而隨著汽車行駛速度的迅速加快，這種操作方式不僅耗費大量的體力，而且工作不可靠，被時代與人們漸漸棄用。正因為如此，一種全新的轉向傳動機構應運而生，它既節省體力又能提高汽車轉向的準確星能，許多的人們開始進行研究。首先，早在十九世紀的德國，林肯斯潘杰極富探索精神和創造力，發明了一種帶有轉向節的梯形機構，可實現最早的獨立轉向性能，這便是轉向梯形機構最早形態與來源。當今基本的轉向傳動機構包括：其一轉向搖臂；其二轉向直拉桿；其三轉向節臂；其四轉向梯形和轉向橫拉桿等組成。轉向傳動機構可以將轉向器輸出的力和運動的變化，通過其中的幾個部件的剛性傳遞，傳送到車輛前軸兩側，即左右兩個方向的轉向節上面[2]，讓兩側車輪能夠偏轉，我們對汽車進行預先設計，如此一來轉向功能就可以在較長的部件上一次次的傳遞到車輪，通過操縱方向盤，車輪就可以做出轉動或者繼續直線行駛的回應，從而保證汽車轉向時，車輪能夠與地面盡可能貼近，即車輪與地面相對滑動應盡可能的小。這一汽車中的轉向運動的要求，就要由轉向梯形精確的尺寸和角度兩大元素的設計來實現。傳統的轉向機構又由于機械工程零件的問題，轉向拉桿的空間布置問題，存在一定程度的缺陷。當為保證汽車前橋部分與汽車轉向直拉桿之間在汽車運動時不發生空間位置影響時，軸距較長的車輛則無法實現生產。
在汽車的設計過程中，轉向傳動機構設計一直都是至關重要的一部分，具有極大的研究意義，設計是好是壞就會直接影響著車輛的操縱穩定性，還有乘坐人員的舒適性體驗以及車輛使用者的人身安全性。故本文選擇轉向傳動機構作為研究對象具有重要的現實意義。
1.2國內外研究現狀
在這個汽車行駛愈發高速，汽車流量愈發密集的時代，各大汽車公司和研究機構都在利用各種途徑來改善汽車的轉向性能。對于不同車型，要滿足不同類型汽車轉向時的不同要求，轉向傳動機構從早期所設計的簡單的平面四桿機構，逐漸演變成現在的多連桿結構或復雜的空間球面的轉向傳動機構，國內外越來越多的汽車研究人員以不同的方法對汽車轉向系統進行研究與優化設計。
國外的研究者自從上世紀六十年代就開始對汽車的轉向系統，以及組成轉向系統的每個部件都進行了相關的研究，并做了詳細的分析，并校正了阿克曼轉向幾何結構。許多研究者對于轉向傳動機構的參數分析的工作過程也有了相當的成果，選擇合適的機構參數，并且考慮到轉向系統與車輪以及懸架的相互協調等，如此多的方向，也便慢慢摸索出一些有效的優化方法。
相對于國外研究者來說，由于近些年的國內發展的歷史背景，及改革開放之后中國的科學文化事業才真正發展起來，起步較晚。毛志堅教授研究轉向傳動機構在國內相對來說較早，他的方法是將空間運動轉換成平面運動，并結合計算機應用對數據收集整理，最終得出了重要的理想轉向梯形底角計算公式。另外部分研究者使用MATLAB技術，選取整體式轉向傳動機構，以此為研究對象，對轉向傳動機構進一步的做到了突破。此外，勤奮的探索者利用ADAMS對汽車轉向進行了研究分析，利用這一款機械工程軟件，研究包括最小傳動角，轉向橫拉桿的受力等。轉向傳動機構的優化設計的發展正隨著先進的技術進步而更加成熟高效。可以預見的是，更精確更合理的設計方式將會慢慢出現，進而改變著我們的傳統設計，正是如此，人類社會才會如此快的前進。...
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